(57)【要約】 【課題】  電灯線ラインを用いた高速電力線搬送通信に用いられる高周波用コモンモードチョークコイルにおいて、コモンモードインピーダンスが大きく、ノーマルモードインピーダンスが低い高周波用コモンモードチョークコイルを提供すること。【解決手段】  巻線用ボビン２の筒状胴部３に４分割以上の巻枠部を設け、一対の高絶縁耐圧性能を有した巻線５ａ，５ｂを各巻枠部内にバイファイラー巻きを施し、閉磁路磁芯を構成するＵ字形磁芯１の材料には高周波用フェライトのＮｉ−Ｚｎフェライトを用いる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状胴部に複数の鍔を設け、４個以上の巻枠部を形成し、前記巻枠部に巻線を施した巻線用ボビンと前記筒状胴部に磁脚部が挿入された閉磁路磁芯を有し、前記巻線は一対の高絶縁耐圧性能を有する被覆電線から成り、前記各巻枠部内にバイファイラー巻きされていることを特徴とする高周波用コモンモードチョークコイル。
【請求項２】
前記閉磁路磁芯の材料にＮｉ−Ｚｎフェライト材を用いたことを特徴とする請求項１記載の高周波用コモンモードチョークコイル。
【請求項３】
前記コモンモードインピーダンスの値は１０ＭＨｚ以上の周波数帯域で最大となり、かつ前記コモンモードインピーダンスの絶対値は１０ｋΩ以上であることを特徴とする請求項１記載の高周波用コモンモードチョークコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、民生用や産業用電子機器のノイズ対策等に利用されるコモンモードチョークコイルに関し、特に電灯線を利用した高速電力線搬送通信に用いられる高周波特性が良好な高周波用コモンモードチョークコイルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コモンモードチョークコイルは、スイッチング電源などを内部に有する電子機器に用いられるノイズ対策部品である。具体的には、コモンモードチョークコイルは、閉磁路磁芯に同方向、同巻数に施された一対のコイルで構成され、電子機器の信号源から電子回路に至る２本のラインにそれぞれのコイルを挿入してなる電子部品である。信号ライン電流に対しては、信号源から電子回路へ向かう電流の向きと回路から信号源へ戻ってくる電流の向きは逆となるので、それぞれのコイルに発生する磁束は逆向きとなり打ち消しあう。しかし、信号ラインと金属フレーム等間の浮遊容量により生じるコモンモード電流に対しては、２本のラインに流れる電流の向きは同じなので、それぞれのコイルに発生する磁束は強めあい、インピーダンスが高くなる。従って、コモンモード電流による急激な電流変化に対しては、電流を阻止する役割を果たすものである。
【０００３】
特許文献１、２には、従来のコモンモードチョークコイルの例について記載されている。図３は、従来のコモンモードチョークコイルの第１の例の説明図で、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は側面図、図３（ｃ）はＡ−Ａ’面での断面図、図３（ｄ）は等価回路図である。
【０００４】
図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）において、１２は巻線用ボビンであり、筒状胴部１３の軸方向の両端と中央部に鍔１４を設置することにより、２箇所の巻枠部が設けられ、外部接続端子１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂが植設されている。第１の巻線１５ａと第２の巻線１５ｂは、２箇所の巻枠部にそれぞれ、同巻数、同方向に施されている。１１はＵ字形磁芯であり、磁脚部１１ａ、橋脚部１１ｂから成り、筒状胴部１３に、突き合せた２つの磁脚部１１ａの１辺を挿入し、閉磁路磁芯が構成されている。
【０００５】
図３（ｄ）の等価回路図より、巻線１５ａの巻き始めは外部接続端子１６ａに接続され、巻き終わりは外部接続端子１７ａに接続されている。巻線１５ｂの巻き始めは外部接続端子１６ｂに接続され、巻き終わりは外部接続端子１７ｂに接続されている。
【０００６】
図４は、従来のコモンモードチョークコイルの第２の例の説明図で、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は側面図、図４（ｃ）はＡ−Ａ’面での断面図、図４（ｄ）は等価回路図である。
【０００７】
図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）において、１２は巻線用ボビンであり、従来の第１の例と同様に筒状胴部１３の軸方向の両端と中央部に鍔１４を設置することにより、巻枠部は２分割され、外部接続端子１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂが植設されている。第１の巻線１８ａと第２の巻線１８ｂは、高絶縁耐圧性能を有した被覆電線を隣接した状態で同時に同巻数の巻線を、巻枠部内に施している。１１はＵ字形磁芯であり、磁脚部１１ａ、橋脚部１１ｂから成り、筒状胴部１３に、突き合せた２つの磁脚部１１ａの１辺を挿入し、閉磁路磁芯が構成されている。
【０００８】
図４（ｄ）に示す等価回路図より、第１の巻線１８ａは巻き始めを外部接続端子１９ａに接続し、巻き終わりを外部接続端子２０ａに接続する。第２の巻線１８ｂは巻き始めを外部接続端子１９ｂに接続し、巻き終わりを外部接続端子２０ｂに接続する。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−１３９３１７号公報
【特許文献２】特開２００４−２８８７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来のコモンモードチョークコイルの第１の例では、２箇所の巻枠部に第１の巻線と第２の巻線がそれぞれ施され、コモンモードインピーダンスを大きくしようと巻数を増加させると巻線間の接触面積が増え、巻線間の線間容量が大きくなり、コイルインダクタンスと線間容量により生じる共振周波数が低周波帯域にあるため高周波帯域ではコモンモードインピーダンスが低くなってしまうという問題があった。
【００１１】
そこで、高周波帯域でコモンモードインピーダンスを確保しようと、高周波帯域で透磁率の高いＮｉ−Ｚｎを用いたフェライト材を用いて、共振周波数を高周波帯域にシフトさせることも試みられている。
【００１２】
ところが、電灯線ラインを用いた高速電力線搬送通信に用いられる２〜３０ＭＨｚの周波数帯域でコモンモードインピーダンスの最適値を得るために、高周波用フェライト材を用いたにもかかわらず、コイルインダクタンスと線間容量による共振周波数が５ＭＨｚ以下に現れてしまい、１０ＭＨｚ以上ではコモンモードインピーダンスは低くなり、コモンモード電流の抑制効果が低く、高周波フェライトを用いても十分な効果は得られないという問題があった。
【００１３】
また、高速電力線搬送通信においては、宅内で使用される家電機器及び、電子機器に対しては、電源ラインでのノーマルモードインダクタンスによる損失も問題になってきている。すなわち、従来よりもノーマルモードインダクタンスの小さなコモンモードチョークコイルへの要求が高まってきている。
【００１４】
しかし、従来のコモンモードチョークコイルの第１の例では、使用される目的が、主にコモンモード電流の抑制であり、ノーマルモードインダクタンスの大きさについて制限されていなかった。そこで、高速電力線搬送通信に用いようとしても、構造的に２箇所の巻枠部に第１の巻線と第２の巻線がそれぞれに巻回され、お互いの巻線間の結合が低いため、ノーマルモードインピーダンスが非常に大きく、例えば１０ＭＨｚにて１０ｋΩ以上もあり、その結果、損失が大きくなって使用に適さないという問題があった。
【００１５】
従来のコモンモードチョークの第２の例は、巻枠部を２分割した巻線ボビンを用いて、第１の巻線と第２の巻線間の結合を高めて、ノーマルモードインピーダンスを低減するために、２本の巻線を隣接して同時に同巻数の巻線を施している（以下、バイファイラー巻きと表す）。ただし、バイファイラー巻きを施すためには、多少コスト高にはなるが、線材の耐圧、絶縁規格等の安全規格を満足した巻線を使用しなければならない。
【００１６】
そこで、安全規格を満足させるため高絶縁耐圧性能を有する被覆電線を用いた。しかし、バイファイラー巻きを施すことにより、ノーマルモードインピーダンスは、第１の例と比べて値は低くはなるが、高速電力線搬送通信に使用する２〜３０ＭＨｚの周波数帯域では、まだ損失が大きいという問題があった。
【００１７】
また、コモンモードインピーダンスについても、共振周波数は第１の例と比べて高くはなるが、高速電力線搬送通信に使用する２〜３０ＭＨｚの周波数帯域では、まだコモンモード電流の抑制効果が低いという問題があった。
【００１８】
したがって、本発明の技術的課題は、高速電力線搬送通信に用いる２〜３０ＭＨｚの周波数帯域でコモンモードノイズ電流の抑制効果を確保し、かつ損失の少ない、具体的には、コモンモードインピーダンスの最大値は１０ｋΩ以上で、ノーマルモードインピーダンスの小さい高周波用コモンモードチョークコイルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、前記課題の解決のため、従来のコモンモードチョークコイルの構成を検討した結果なされたものである。
【００２０】
即ち、筒状胴部に複数の鍔を設け、４個以上の巻枠部を形成し、前記巻枠部に巻線を施した巻線用ボビンと前記筒状胴部に磁脚部が挿入された閉磁路磁芯を有し、前記巻線は一対の高絶縁耐圧性能を有する被覆電線から成り、前記各巻枠部内にバイファイラー巻きされていることを特徴とする高周波用コモンモードチョークコイルである。
【００２１】
また、前記閉磁路磁芯の材料にＮｉ−Ｚｎフェライト材を用いたことを特徴とする前記高周波用コモンモードチョークコイルである。
【００２２】
さらに、前記コモンモードインピーダンスの値は１０ＭＨｚ以上の周波数帯域で最大となり、かつ前記コモンモードインピーダンスの絶対値は１０ｋΩ以上であることを特徴とする前記高周波用コモンモードチョークコイルである。
【発明の効果】
【００２３】
前記のように構成されたコモンモードチョークコイルによれば、従来のコモンモードチョークコイルでは、第１の例、第２の例ともに、２分割された巻枠部を有する巻線ボビンに巻線を施していたが、巻枠部を増やし、４分割以上として各巻枠部内に一対の巻線を施すことによって、巻線間の接触面積が従来の半分以下になり、線間容量を低減することができる。従って、コモンモードインピーダンスの周波数特性において、高周波帯域で線間容量の影響により生じる共振周波数を、高周波帯域にシフトさせ、かつ閉磁路磁芯の材料として、高周波用フェライトのＮｉ−Ｚｎフェライトを用いることによって、高速電力線搬送通信に用いる周波数帯域でのコモンモードインピーダンスを高くする事ができる。
【００２４】
また、巻線は巻枠部内に一対の高絶縁耐圧性能を有する被覆電線を用いてバイファイラー巻きを施しているので、ノーマルモードインピーダンスは、コイル間の結合が高まることにより値が小さく、損失を低くすることができる。
【００２５】
従って、本発明によれば、高速電力線搬送通信に使用されている高周波帯域で、コモンモードインピーダンスの最大値は１０ｋΩ以上で、その周波数は１０ＭＨｚ以上であり、ノーマルモードインピーダンスが小さく損失の低い高周波用コモンモードチョークコイルを提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明によるコモンモードチョークコイルについて、図面を用いて説明する。
【００２７】
図１は本発明の実施の形態に係わるコモンモードチョークコイルの説明図で、図１（ａ）は、正面図、図１（ｂ）は側面図、図１（ｃ）はＡ−Ａ’面での断面図、図１（ｄ）は等価回路図である。
【００２８】
２は巻線用ボビンであり、筒状胴部３に鍔４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅを設置することにより、巻枠部は４分割されている。第１の巻線５ａと第２の巻線５ｂは、ポリエステル系耐熱樹脂あるいはフッ素樹脂絶縁電線等の高絶縁耐圧性能を有した被覆電線で隣接して同巻数、同方向に、鍔４ａ，４ｂ間の巻枠部内に巻き始め、次の鍔４ｂ，４ｃ間の巻枠部内に巻線され、次の鍔４ｃ，４ｄ間の巻枠部内に巻線され、次の鍔４ｄ，４ｅ間の巻枠部内に巻線されて巻き終わりとなる。１はＵ字形磁芯であり磁脚部１ａ、橋脚部１ｂから成り、高周波用フェライト材のＮｉ−Ｚｎフェライトを用いている。筒状胴部３に突き合せた２つの磁脚部１ａの１辺を挿入して、閉磁路磁芯が構成されている。ここで、巻枠部は５分割以上でも良く、また電線高絶縁耐圧性能を有した被覆電線は、ポリエステル系耐熱樹脂あるいはフッ素樹脂絶縁電線等以外を用いても良い。
【００２９】
図１（ｄ）より、巻線５ａの巻き始めは外部接続端子６ａに接続され、巻き終わりは外部接続端子７ａに接続されている。巻線５ｂの巻き始めは外部接続端子６ｂに接続され、巻き終わりは外部接続端子７ｂに接続されている。
【実施例】
【００３０】
次に、具体的な実施例を挙げ、本発明のコモンモードチョークコイルについて、さらに詳しく説明する
【００３１】
図２（ａ）は、コモンモードインピーダンスの周波数特性を示し、図２（ｂ）はノーマルモードインピーダンスの周波数特性を示す。図１に示した本発明のコモンモードチョークコイルを本発明品、図３に示した従来の高周波用コモンモードチョークコイルの第１の例を従来品１、図４に示した従来のコモンモードチョークコイルの第２の例を従来品２としてグラフに示した。ここで、閉磁路磁芯の材料には高周波用フェライトのＮｉ−Ｚｎフェライトを用いた。
【００３２】
図２（ａ）、図２（ｂ）に示した周波数特性グラフの電灯線ラインを用いた高速電力線搬送通信に用いる２〜３０ＭＨｚの周波数帯域に着目して表１に示す。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
コモンモードインピーダンスの周波数特性は、２ＭＨｚまでは本発明品、従来品１、２ともほぼ同様の傾向であったが、表１より、従来品１は、共振周波数は５ＭＨｚでコモンモードインピーダンスが、１１．６ｋΩであった。従来品２は、１０ＭＨｚで９ｋΩであった。本発明品では、２０ＭＨｚで１７ｋΩとなった。本発明品によれば、コモンモードインピーダンスの共振周波数は１０ＭＨｚ以上で最大値は１０ｋΩ以上が得られた。
【００３５】
これは、従来品１、２では２箇所の巻枠部に巻線が施されていたので、巻線間の接触面積が大きくなり、線間容量が大きいために共振周波数が低くなっていた。本発明品では、巻枠部を４分割としたことにより巻線間の接触面積を減らし線間容量が小さくなり、共振周波数が高くなった。かつ高周波用フェライトを用いることにより、高速電力線搬送通信に用いる２〜３０ＭＨｚの周波数帯域でコモンモードインピーダンスが大きくなった。
【００３６】
一方、ノーマルモードインピーダンスの周波数特性は、表１より、本発明品は２〜３０ＭＨｚの周波数帯域では格段に従来品１、２に比べて小さくなった。
【００３７】
これは、従来品１では２箇所の巻枠部にそれぞれ第1と第２の巻線を施し巻線間の結合が低く値が大きかったが、従来品２では巻枠部は２分割であるが、一対の巻線をバイファイラー巻きとしたことにより、巻線間の結合が高まり、やや値が小さくなった。本発明品により巻枠部を４分割として、各巻枠部内に一対の巻線をバイファイラー巻きとしたことにより、さらに結合が高まり、ノーマルモードインピーダンスが小さくなった。
【００３８】
従って、本発明によれば、高速電力線搬送通信に使用されている周波数帯域で、従来よりもコモンモードインピーダンスが大きく最大値は１０ｋΩ以上で、共振周波数は１０ＭＨｚ以上が得られ、コモンモード電流の低減に効果的で、ノーマルモードインピーダンスが小さく損失の低いコモンモードチョークコイルの特性が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上に述べたように、本発明によれば高速電力線搬送通信に用いられる周波数帯域にて、コモンモードインピーダンスが大きく、ノーマルモードインピーダンスが小さいので、高速電力線搬送通信の通信品質が向上できる。前記説明では高速電力線搬送通信での利用を例としたが、その他の電源ノイズ対策応用にも適用できるものであり、その利用効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態に係わるコモンモードチョークコイルの説明図。図１（ａ）は正面図。図１（ｂ）は側面図。図１（ｃ）は、Ａ−Ａ’面での断面図。図１（ｄ）は等価回路図。
【図２】コモンモードチョークコイルのコモンモード、ノーマルモードインピーダンスの周波数特性を示す図。図２（ａ）は、コモンモードインピーダンスの周波数特性を示す図。図２（ｂ）は、ノーマルモードインピーダンスの周波数特性を示す図。
【図３】従来のコモンコモンモードチョークコイルの第１の例の説明図。図３（ａ）は正面図。図３（ｂ）は側面図。図３（ｃ）はＡ−Ａ’面での断面図。図３（ｄ）は等価回路図。
【図４】従来のコモンコモンモードチョークコイルの第２の例の説明図。図４（ａ）は正面図。図４（ｂ）は側面図。図４（ｃ）はＡ−Ａ’での断面図。図４（ｄ）は等価回路図。
【符号の説明】
【００４１】
１    Ｕ字形磁芯
１ａ    磁脚部
１ｂ    橋脚部
２    巻線用ボビン
３    筒状胴部
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ    鍔
５ａ，５ｂ    巻線
６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ    外部接続端子
１１    Ｕ字形磁芯
１１ａ    磁脚部
１１ｂ    橋脚部
１２    巻線用ボビン
１３    筒状胴部
１４    鍔
１５ａ，１５ｂ，１８ａ，１８ｂ    巻線
１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ，１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂ    外部接続端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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